有鑒于此,薄而柔韌的太陽能電池在該領域具有獨特的前景,因為它們可以應用于各種不規則、彎曲或凹凸不平的表面。近期,麻省理工學院(MIT)的科學家們就研發了一種比人類頭發還薄的新型輕質太陽能電池,繼續推動著這一領域的發展。
上述最新成果是基于MIT研究團隊2016年的一項研究。六年前,該團隊使用一種新興的薄膜材料生產出了太陽能電池,這種材料非常輕,甚至可以放在肥皂泡上。但這些超薄太陽能電池是用復雜的真空工藝制造的,這種工藝成本昂貴,而且難以擴大規模。
而在這項新研究中,為了擴大該技術的應用,MIT的科學家們現在已經轉向基于墨水的可打印材料,以簡化生產過程。這項研究成果已于近期發表在了《Small Methods》雜志上。
具體而言,他們使用了一種可打印電子墨水形式的納米材料。這些材料與可打印的電極一起沉積在厚度僅為3微米的塑料基材上,形成一個太陽能模塊。然后,該模塊可以被剝離并粘在一個織物基底上,該基底提供了防止撕裂所需的機械強度,同時增加的重量又能做到最小。
最終,成品是一種極具柔性、而且超輕的太陽能電池,重量只有傳統太陽能電池板的百分之一,但每公斤發電能力是傳統太陽能電池板的18倍。在測試中,研究小組發現,當太陽能電池附著在織物上時,每公斤可以產生370瓦的功率,而單獨放置時,可以產生730瓦的功率。
“在馬薩諸塞州,一個典型的屋頂太陽能裝置大約是8000瓦,”該研究論文的共同主要作者Mayuran Saravanapavanantham說,“為了產生同樣數量的電力,我們的織物光伏設施只需在房子的屋頂上增加大約20公斤的重量。”
該團隊的測試還表明,這種織物太陽能電池板可以卷起和展開500多次,同時保持90%的發電能力,這預示著它的耐用性也很強。該團隊正在努力解決的問題之一是環境退化的問題,即需要某種形式的超薄包裝來保護太陽能電池不受外界因素的影響。
麻省理工學院電子研究實驗室的研究科學家Jeremiah Mwaura說,“像傳統硅太陽能電池的標準一樣,將這些太陽能電池包裹在厚玻璃中,將極大地降低目前進展的價值,因此該團隊目前正在開發超薄包裝解決方案,這只會稍微增加目前超輕型設備的重量。”
研究人員表示,如果這些問題能夠得到解決,這種極其輕薄的太陽能電池可以使它們找到各種用途。將它們應用于船帆、災后重建中的帳篷外側或無人機的機翼是其中的一些例子,但理論上它們幾乎可以部署在任何地方用于發電。